本发明公开一种二氧化碳热蒸汽冻融煤层增渗及瓦斯驱替系统和方法，在煤层内施工有注入钻孔，所述注入钻孔的致裂半径范围内施工有抽采钻孔；抽采系统包括分别通过管道连通所述注入钻孔的冷冻介质供给装置、溶解介质供给装置和驱替介质供给装置，所述冷冻介质供给装置、所述溶解介质供给装置和所述驱替介质供给装置依次向所述注入钻孔内注入液态CO2、热蒸汽和气态CO2，所述抽采钻孔连通有瓦斯抽采管路，在注入气态CO2时，所述瓦斯抽采管路工作抽采瓦斯；本发明在向煤层的注入钻孔内注入冷冻介质后，再向注入钻孔内注入溶解介质，能够利用冷热冲击，多重致裂煤层，增强煤层致裂效果，提高煤层渗透性，进而增加瓦斯抽采的效率。